Πώς η τεχνολογία CMP αναδιαμορφώνει το τοπίο της κατασκευής τσιπ

Τα τελευταία χρόνια, το κεντρικό στάδιο της τεχνολογίας συσκευασίας έχει σταδιακά παραχωρηθεί σε μια φαινομενικά «παλιά τεχνολογία» -ΔΕΑ(Χημική Μηχανική Στίλβωση). Όταν το Hybrid Bonding γίνεται ο πρωταγωνιστικός ρόλος της νέας γενιάς προηγμένων συσκευασιών, η CMP περνά σταδιακά από τα παρασκήνια στο προσκήνιο.

Δεν πρόκειται για αναζωπύρωση της τεχνολογίας, αλλά για επιστροφή στη βιομηχανική λογική: πίσω από κάθε άλμα γενεών, υπάρχει μια συλλογική εξέλιξη λεπτομερών δυνατοτήτων. Και η CMP είναι αυτός ο πιο υποτιμημένος αλλά εξαιρετικά κρίσιμος «Βασιλιάς των Λεπτομέρειων».

Από την παραδοσιακή ισοπέδωση έως τις βασικές διαδικασίες

Η ύπαρξη της ΔΕΑ δεν ήταν ποτέ για «καινοτομία» από την αρχή, αλλά για «λύση προβλημάτων».

Θυμάστε ακόμα τις πολυμεταλλικές δομές διασύνδεσης κατά τις περιόδους κόμβων 0,8μm, 0,5μm και 0,35μm; Τότε, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού των τσιπ ήταν πολύ μικρότερη από ό,τι είναι σήμερα. Αλλά ακόμη και για το πιο βασικό στρώμα διασύνδεσης, χωρίς την επιπεδοποίηση της επιφάνειας που φέρνει η CMP, το ανεπαρκές βάθος εστίασης για τη φωτολιθογραφία, το ανομοιόμορφο πάχος χάραξης και οι αποτυχημένες συνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων θα ήταν όλα μοιραία προβλήματα.

Μπαίνοντας στη μετά τον νόμο του Moore εποχή, δεν επιδιώκουμε πλέον απλώς τη μείωση του μεγέθους των τσιπ, αλλά δίνουμε μεγαλύτερη προσοχή στη στοίβαξη και την ενσωμάτωση σε επίπεδο συστήματος. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Όλο και πιο περίπλοκες τρισδιάστατες δομές έχουν κάνει μια «ομαλή διεπαφή» όχι πλέον ιδανική αλλά αναγκαιότητα.

Ωστόσο, η CMP δεν είναι πλέον ένα απλό βήμα επιπεδοποίησης. έχει γίνει καθοριστικός παράγοντας για την επιτυχία ή την αποτυχία της διαδικασίας παραγωγής.

Το Hybrid Bonding είναι ουσιαστικά μια διαδικασία συγκόλλησης στρώσης μετάλλου-μετάλλου + διηλεκτρικού στρώματος σε επίπεδο διεπαφής. Φαίνεται να ταιριάζει, αλλά στην πραγματικότητα, είναι ένα από τα πιο απαιτητικά σημεία σύζευξης σε ολόκληρη τη διαδρομή της προηγμένης βιομηχανίας συσκευασίας:

• Η τραχύτητα της επιφάνειας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,2 nm
• Το Copper Dishing πρέπει να ελέγχεται εντός 5 nm (ειδικά σε σενάριο ανόπτησης σε χαμηλή θερμοκρασία)
• Το μέγεθος, η πυκνότητα κατανομής και η γεωμετρική μορφολογία του μαξιλαριού Cu επηρεάζουν άμεσα τον ρυθμό και την απόδοση της κοιλότητας
• Η πίεση του πλακιδίου, το τόξο, η στρέβλωση και η ανομοιομορφία πάχους θα μεγεθύνονται ως "μοιραίες μεταβλητές"
• Η δημιουργία στρωμάτων οξειδίου και Void κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανόπτησης πρέπει επίσης να βασίζεται στην "προκαταρκτική δυνατότητα ελέγχου" της CMP εκ των προτέρων.

Και η ΔΕΑ εδώ αναλαμβάνει τον ρόλο της κίνησης κλεισίματος πριν από την "μετακίνηση του μεγάλου τελικού"

Το αν η επιφάνεια είναι αρκετά επίπεδη, αν ο χαλκός είναι αρκετά φωτεινός και αν η τραχύτητα είναι αρκετά μικρή καθορίζουν τη «γραμμή εκκίνησης» όλων των επόμενων διαδικασιών συσκευασίας.

Προκλήσεις διαδικασίας: Όχι μόνο ομοιομορφία, αλλά και «προβλεψιμότητα»

Από τη διαδρομή λύσης των Εφαρμοσμένων Υλικών, οι προκλήσεις της CMP υπερβαίνουν κατά πολύ την ομοιομορφία:

• Παρτίδα σε παρτίδα (μεταξύ παρτίδων)
• Γκοφρέτα σε γκοφρέτα (ανάμεσα σε γκοφρέτες
• Μέσα σε γκοφρέτα
• Μέσα στο Die

Εν τω μεταξύ, καθώς οι κόμβοι διεργασίας προχωρούν, κάθε δείκτης ελέγχου Rs (αντίσταση φύλλου), ακρίβεια πιάτου/εσοχής και τραχύτητα Ra απαιτείται να είναι στην ακρίβεια "επίπεδο νανομέτρων". Αυτό δεν είναι πλέον ένα πρόβλημα που μπορεί να λυθεί με προσαρμογή παραμέτρων συσκευής, αλλά με συνεργατικό έλεγχο σε επίπεδο συστήματος:

• Το CMP έχει εξελιχθεί από μια διαδικασία συσκευής ενός σημείου σε μια ενέργεια σε επίπεδο συστήματος που απαιτεί αντίληψη, ανάδραση και έλεγχο κλειστού βρόχου.
• Από το σύστημα παρακολούθησης RTPC-XE σε πραγματικό χρόνο μέχρι τον έλεγχο πίεσης διαχωρισμού κεφαλής πολλαπλών ζωνών, από τον τύπο Slurry έως τον λόγο συμπίεσης Pad, κάθε μεταβλητή μπορεί να μοντελοποιηθεί με ακρίβεια μόνο για να επιτευχθεί ένας στόχος: να γίνει η επιφάνεια "ομοιόμορφη και ελεγχόμενη" σαν καθρέφτης.

Ο «Μαύρος Κύκνος» των Μεταλλικών Διασυνδέσεων: Ευκαιρίες και Προκλήσεις για Μικρά Σωματίδια Χαλκού

Μια άλλη ελάχιστα γνωστή λεπτομέρεια είναι ότι το Small Grain Cu γίνεται μια σημαντική διαδρομή υλικού για υβριδική συγκόλληση χαμηλής θερμοκρασίας.

Γιατί; Επειδή ο μικροκόκκος χαλκός είναι πιο πιθανό να σχηματίσει αξιόπιστες συνδέσεις Cu-Cu σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Ωστόσο, το πρόβλημα είναι ότι ο μικροκόκκος χαλκός είναι πιο επιρρεπής στο Dishing κατά τη διαδικασία CMP, γεγονός που οδηγεί άμεσα σε συστολή του παραθύρου διεργασίας και απότομη αύξηση της δυσκολίας ελέγχου της διαδικασίας. Διάλυμα; Μόνο ένα πιο ακριβές σύστημα μοντελοποίησης παραμέτρων CMP και ελέγχου ανάδρασης μπορεί να διασφαλίσει ότι οι καμπύλες στίλβωσης υπό διαφορετικές συνθήκες μορφολογίας Cu είναι προβλέψιμες και ρυθμιζόμενες.

Δεν πρόκειται για πρόκληση διαδικασίας ενός σημείου, αλλά πρόκληση για τις δυνατότητες της πλατφόρμας διεργασιών.

Η εταιρεία Vetek ειδικεύεται στην παραγωγήΓυαλιστικός πολτός ΔΕΑ,Η βασική του λειτουργία είναι να επιτυγχάνει λεπτή επιπεδότητα και στίλβωση της επιφάνειας του υλικού κάτω από τη συνεργική επίδραση της χημικής διάβρωσης και της μηχανικής λείανσης για την κάλυψη των απαιτήσεων επιπεδότητας και ποιότητας επιφάνειας σε νανο επίπεδο.